Безопасно by design

432 Pages·2021·32.907 MB·Russian

by  Берг Джонсон Дэн, Деоган Дэниел, Савано Дэниел

Дэн Берг Джонсон, Дэниел Деоган, Дэниел Савано
предисловие Дэниела Терхорста-Норта
Безопасно
by design
2021
ББК 32.973-018
УДК 004.4
Д34
Джонсон Дэн Берг, Деоган Дэниел, Савано Дэниел
Д34 Безопасно by design. — СПб.: Питер, 2021. — 432 с.: ил. — (Серия «Библиотека
программиста»).
ISBN 978-5-4461-1507-5
«Безопасно by Design» не похожа на другие книги по безопасности. В ней нет дискуссий на такие
классические темы, как переполнение буфера или слабые места в криптографических хэш-функциях.
Вместо собственно безопасности она концентрируется на подходах к разработке ПО. Поначалу это
может показаться немного странным, но вы поймете, что недостатки безопасности часто вызваны пло-
хим дизайном. Значительного количества уязвимостей можно избежать, используя передовые методы
проектирования. Изучение того, как дизайн программного обеспечения соотносится с безопасностью,
является целью этой книги. Вы узнаете, почему дизайн важен для безопасности и как его использовать
для создания безопасного программного обеспечения.
16+ (В соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ.)
ББК 32.973-018
УДК 004.4
Права на издание получены по соглашению с Manning Publications. Все права защищены. Никакая часть данной
книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев
авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как на-
дежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может
гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные
ошибки, связанные с использованием книги. Издательство не несет ответственности за доступность материалов,
ссылки на которые вы можете найти в этой книге. На момент подготовки книги к изданию все ссылки на интернет-
ресурсы были действующими.
ISBN 978-1617294358 англ. © 2019 by Manning Publications Co. All rights reserved.
ISBN 978-5-4461-1507-5 © Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2021
© Издание на русском языке, оформление ООО Издательство «Питер», 2021
© Серия «Библиотека программиста», 2021
© Павлов А., перевод с английского языка, 2021
Краткое содержание
Предисловие ..............................................................................................................14
Введение ....................................................................................................................18
Благодарности ..........................................................................................................20
О книге .......................................................................................................................22
Об авторах .................................................................................................................26
Об иллюстрации на обложке ..................................................................................27
Часть I. Введение
Глава 1. Роль проектирования в безопасности ............................................................30
Глава 2. Антракт: анти-«Гамлет».................................................................................62
Часть II. Основы
Глава 3. Основные концепции предметно-ориентированного проектирования ............82
Глава 4. Концепции программирования, способствующие безопасности ....................125
Глава 5. Доменные примитивы ..................................................................................155
Глава 6. Обеспечение целостности состояния ...........................................................182
Глава 7. Упрощение состояния ..................................................................................212
Глава 8. Роль процесса доставки кода в безопасности ..............................................240
Глава 9. Безопасная обработка сбоев ........................................................................279
Глава 10. Преимущества облачного мышления .........................................................309
Глава 11. Перерыв: страховой полис задаром ...........................................................341
Часть III. Применение основ на практике
Глава 12. Руководство по устаревшему коду .............................................................360
Глава 13. Руководство по микросервисам..................................................................390
Глава 14. В заключение: не забывайте о безопасности! ............................................413
Оглавление
Предисловие ..............................................................................................................14
Введение ....................................................................................................................18
Благодарности ..........................................................................................................20
О книге .......................................................................................................................22
Для кого эта книга ...............................................................................................22
Структура книги ...................................................................................................23
О коде ..................................................................................................................24
От издательства ...................................................................................................25
Об авторах .................................................................................................................26
Об иллюстрации на обложке ..................................................................................27
Часть I. Введение
Глава 1. Роль проектирования в безопасности ............................................................30
1.1. Безопасность как неотъемлемое свойство системы ...............................................32
1.1.1. Ограбление банка Öst-Götha, 1854 год ......................................................32
1.1.2. Элементы безопасности и безопасность в целом .......................................34
1.1.3. Категории требований к безопасности: CIA-T ............................................36
1.2. Что такое проектирование ...................................................................................37
1.3. Традиционный подход к безопасности ПО и его недостатки .................................40
1.3.1. Безопасность требует к себе отдельного внимания ...................................42
1.3.2. Все должны быть специалистами по безопасности ....................................43
1.3.3. Нужно знать обо всех уязвимостях, даже о неизвестных
в данный момент ......................................................................................43
1.4. Обеспечение безопасности за счет проектирования .............................................43
1.4.1. Делаем пользователя изначально защищенным ........................................44
1.4.2. Преимущества подхода, основанного на проектировании .........................47
1.4.3. Сочетание разных подходов......................................................................50
1.5. Строки, XML и атака billion laughs .........................................................................51
1.5.1. XML ...........................................................................................................51
Оглавление 7
1.5.2. Краткий обзор внутренних XML-сущностей ................................................52
1.5.3. Атака Billion Laughs ...................................................................................53
1.5.4. Конфигурация XML-анализатора ...............................................................53
1.5.5. Решение проблемы за счет проектирования .............................................55
1.5.6. Применение операционных ограничений ..................................................58
1.5.7. Обеспечение глубокой безопасности ........................................................59
Резюме .........................................................................................................................60
Глава 2. Антракт: анти-«Гамлет».................................................................................62
2.1. Книжный интернет-магазин с нарушением бизнес-целостности ............................65
2.1.1. Принцип работы журнала дебиторской задолженности .............................67
2.1.2. Как система складского учета отслеживает книги в магазине ...................68
2.1.3. Отправка антикниг ....................................................................................69
2.1.4. Системы верят в одну и ту же ложь ..........................................................70
2.1.5. Самодельная скидка .................................................................................71
2.2. Поверхностное моделирование ............................................................................72
2.2.1. Откуда берутся поверхностные модели .....................................................74
2.2.2. Опасности, связанные с неявными концепциями .......................................75
2.3. Глубокое моделирование......................................................................................76
2.3.1. Как возникают глубокие модели ...............................................................77
2.3.2. Пусть неявное становится явным ..............................................................79
Резюме .........................................................................................................................80
Часть II. Основы
Глава 3. Основные концепции предметно-ориентированного проектирования ............82
3.1. Модели как средства обеспечения более глубокого понимания ............................84
3.1.1. Модель — это упрощенная версия реальности ..........................................87
3.1.2. Модели должны быть строгими .................................................................90
3.1.3. Модели вбирают в себя глубокое понимание предметной области ............94
3.1.4. Модель не создают, а выбирают ...............................................................96
3.1.5. Модель формирует единый язык ...............................................................98
3.2. Составные элементы модели ..............................................................................101
3.2.1. Сущности ................................................................................................102
3.2.2. Объекты-значения ..................................................................................106
3.2.3. Агрегаты .................................................................................................110
3.3. Ограниченные контексты ...................................................................................114
3.3.1. Семантика единого языка .......................................................................114
3.3.2. Отношения между языком, моделью и ограниченным контекстом ...........115
3.3.3. Определение ограниченного контекста ...................................................116
3.4. Взаимодействие между контекстами ...................................................................119
3.4.1. Использование одной модели в двух контекстах .....................................119
3.4.2. Создание карты контекстов.....................................................................121
Резюме .......................................................................................................................123
8 Оглавление
Глава 4. Концепции программирования, способствующие безопасности ....................125
4.1. Неизменяемость .................................................................................................126
4.1.1. Обыкновенный веб-магазин ....................................................................126
4.2. Быстрое прекращение работы с использованием контрактов .............................134
4.2.1. Проверка предусловий для аргументов метода .......................................137
4.2.2. Соблюдение инвариантов в конструкторах .............................................139
4.2.3. Прекращение работы при обнаружении некорректного состояния ..........141
4.3. Проверка корректности ......................................................................................142
4.3.1. Проверка происхождения данных ...........................................................144
4.3.2. Проверка размера данных ......................................................................146
4.3.3. Проверка лексического содержимого данных ..........................................148
4.3.4. Проверка синтаксиса данных ..................................................................150
4.3.5. Проверка семантики данных ...................................................................152
Резюме .......................................................................................................................153
Глава 5. Доменные примитивы ..................................................................................155
5.1. Доменные примитивы и инварианты ..................................................................156
5.1.1. Доменные примитивы — наименьшие составные элементы .....................156
5.1.2. Границы контекста определяют смысл ....................................................159
5.1.3. Создание собственной библиотеки доменных примитивов ......................162
5.1.4. Более надежные API на основе библиотеки доменных примитивов .........162
5.1.5. Старайтесь не делать свою предметную область
публично доступной ................................................................................163
5.2. Объекты одноразового чтения............................................................................164
5.2.1. Обнаружение непреднамеренного использования данных ......................166
5.2.2. Предотвращение утечек в ходе развития кодовой базы ..........................169
5.3. Опираясь на доменные примитивы .....................................................................171
5.3.1. Риск загромождения методов сущностей .................................................171
5.3.2. Оптимизация сущностей .........................................................................174
5.3.3. Когда использовать доменные примитивы в сущностях ...........................177
5.4. Анализ помеченных данных ...............................................................................178
Резюме .......................................................................................................................181
Глава 6. Обеспечение целостности состояния ...........................................................182
6.1. Управление состоянием с помощью сущностей ...................................................183
6.2. Согласованность в момент создания ...................................................................185
6.2.1. Опасность конструкторов, у которых нет аргументов ..............................186
6.2.2. Фреймворки ORM и конструкторы без аргументов ...................................188
6.2.3. Все обязательные поля в качестве аргументов конструктора ..................190
6.2.4. Создание объектов с использованием текучих интерфейсов ...................193
6.2.5. Соблюдение сложных ограничений в коде ..............................................195
6.2.6. Соблюдение сложных ограничений с помощью шаблона «Строитель» ....197
6.2.7. Фреймворки ORM и сложные ограничения ..............................................201
6.2.8. В каких случаях использовать тот или иной метод создания ...................202
Оглавление 9
6.3. Целостность сущностей ......................................................................................202
6.3.1. Геттеры и сеттеры ..................................................................................203
6.3.2. Отказ от разделения изменяемых объектов ............................................205
6.3.3. Обеспечение целостности коллекций ......................................................207
Резюме .......................................................................................................................210
Глава 7. Упрощение состояния ..................................................................................212
7.1. Частично неизменяемые сущности .....................................................................215
7.2. Объекты состояния сущностей ...........................................................................216
7.2.1. Соблюдение правил о состоянии сущности .............................................217
7.2.2. Реализация состояния сущности в виде отдельного объекта ...................221
7.3. Снимки сущностей ..............................................................................................224
7.3.1. Сущности, представленные неизменяемыми объектами ..........................224
7.3.2. Изменения состояния исходной сущности ...............................................227
7.3.3. Когда стоит использовать снимки ...........................................................230
7.4. Эстафета сущностей ...........................................................................................231
7.4.1. Разбиение диаграммы состояний на фазы ...............................................234
7.4.2. Когда стоит формировать эстафету сущностей .......................................237
Резюме .......................................................................................................................239
Глава 8. Роль процесса доставки кода в безопасности ..............................................240
8.1. Использование конвейера доставки кода ...........................................................241
8.2. Безопасное проектирование с использованием модульных тестов ......................242
8.2.1. Понимание правил предметной области .................................................244
8.2.2. Проверка нормального поведения ..........................................................245
8.2.3. Проверка граничного поведения .............................................................246
8.2.4. Тестирование с использованием недопустимого ввода............................249
8.2.5. Тестирование экстремального ввода .......................................................252
8.3. Проверка переключателей функциональности ...................................................254
8.3.1. Опасность плохо спроектированных переключателей .............................254
8.3.2. Переключение функциональности как инструмент разработки ...............256
8.3.3. Укрощение переключателей ...................................................................258
8.3.4. Комбинаторная сложность ......................................................................262
8.3.5. Переключатели являются предметом аудита ..........................................263
8.4. Автоматизированные тесты безопасности ..........................................................264
8.4.1. Тесты безопасности — это просто тесты .................................................264
8.4.2. Использование тестов безопасности .......................................................265
8.4.3. Использование инфраструктуры как кода ...............................................266
8.4.4. Применение на практике ........................................................................267
8.5. Тестирование доступности .................................................................................267
8.5.1. Оценка операционного запаса ................................................................268
8.5.2. Эксплуатация правил предметной области ..............................................270
8.6. Проверка корректности конфигурации ...............................................................271
8.6.1. Причины дефектов безопасности, связанных с конфигурацией ...............271
10 Оглавление
8.6.2. Автоматизированные тесты для подстраховки ........................................273
8.6.3. Значения по умолчанию и их проверка ...................................................275
Резюме .......................................................................................................................277
Глава 9. Безопасная обработка сбоев ........................................................................279
9.1. Использование исключений для обработки сбоев ...............................................280
9.1.1. Генерация исключений ...........................................................................281
9.1.2. Обработка исключений ...........................................................................284
9.1.3. Работа с полезным содержимым исключения ..........................................287
9.2. Обработка сбоев без использования исключений ...............................................289
9.2.1. Сбои не являются чем-то исключительным .............................................290
9.2.2. Проектирование с учетом сбоев ..............................................................291
9.3. Проектирование с расчетом на доступность .......................................................294
9.3.1. Устойчивость ..........................................................................................294
9.3.2. Отзывчивость .........................................................................................295
9.3.3. Предохранители и тайм-ауты ..................................................................296
9.3.4. Отсеки ....................................................................................................298
9.4. Работа с некорректными данными ......................................................................302
9.4.1. Не восстанавливайте данные перед проверкой корректности .................303
9.4.2. Никогда не воспроизводите ввод дословно .............................................305
Резюме .......................................................................................................................308
Глава 10. Преимущества облачного мышления .........................................................309
10.1. Концепции двенадцатифакторного приложения и облачной ориентированности ..310
10.2. Хранение конфигурации на уровне окружения ...................................................312
10.2.1. Не размещайте системную конфигурацию в коде ....................................312
10.2.2. Никогда не храните конфиденциальные данные в файлах ресурсов .......313
10.2.3. Хранение конфигурации на уровне окружения........................................315
10.3. Отдельные процессы ..........................................................................................317
10.3.1. Развертывание и выполнение — это две разные вещи ............................318
10.3.2. Экземпляры обработки не хранят состояние ...........................................318
10.3.3. Преимущества с точки зрения безопасности ...........................................320
10.4. Не сохраняйте журнальные записи в файл .........................................................321
10.4.1. Конфиденциальность ..............................................................................322
10.4.2. Целостность ............................................................................................323
10.4.3. Доступность ............................................................................................323
10.4.4. Журналирование как услуга ....................................................................324
10.5. Администраторские процессы .............................................................................327
10.5.1. Риски безопасности, вызванные недостаточным вниманием
к администраторским задачам ................................................................328
10.5.2. Администраторские задачи как полноправная часть системы ..................329
10.6. Обнаружение сервисов и балансировка нагрузки ...............................................331
10.6.1. Централизованная балансировка нагрузки..............................................331
10.6.2. Балансировка нагрузки на стороне клиента ............................................332
10.6.3. Адаптация к изменениям ........................................................................333